氧化鋯添加量對復(fù)合體基體的力學(xué)性能有顯著影

氧化鋯陶瓷不僅僅局限于其本身的優(yōu)越性能，它除了能經(jīng)過陶瓷精加工后制成各種陶瓷棒，陶瓷板以及各種陶瓷零件等，它還可以對復(fù)合體基體的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，下面科眾陶瓷廠帶大家了解一下。

攻克陶瓷材料的脆性一直是利用現(xiàn)代技術(shù)研究陶瓷的熱點(diǎn)。其中部分穩(wěn)定ZrO2(Epartially stabled zirconia,PSZ)陶瓷是研究較多且最有成效的相變增韌陶瓷;另外,近年來發(fā)展起來的納米陶瓷更為引人注目,其高韌性和低溫超塑性變形能力已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí),成為攻克陶瓷材料脆性新的戰(zhàn)略性途徑。

ZrO2引入基體的含量與其對于材料力學(xué)性能的提高有何關(guān)系,是決定氧化相變增韌效果的關(guān)鍵問題ZrO2增韌陶瓷( zirconia toughened ceramics,ZTC)的顯微結(jié)構(gòu)類型有以下三類:部分穩(wěn)定ZrO2類(PSZ)、四四方ZrO2多晶類(TZP)及彌散散ZrO2陶瓷類(DZC)。

氧化鋯陶瓷異型件

鎢粉體材料屬于DZC處于氧化鋁基質(zhì)中的ZrO2晶粒,相變后體積膨脹的晶格切變會受到基質(zhì)的彈性束縛作用,使四方相ZrO2可保留至室溫或更低溫度,當(dāng)受東縛的四方晶周圍有徽裂紋產(chǎn)生,或由于外部應(yīng)力使東縛力解除,則會發(fā)生四方ZrO2晶向單斜相的轉(zhuǎn)變,這也就是四方ZrO2應(yīng)力誘導(dǎo)相變的過程。ZrO2的熱膨脹系數(shù)比Al2O3基體大,材料從高溫到低溫的冷卻過程中,ZrO2比Al2O的收縮量大,所以ZrO2含量越高,基體對每個ZrO2顆粒的約束力越小,導(dǎo)致ZrO2的冷卻過程中容易轉(zhuǎn)變成單斜晶相。

另外隨著ZrO2含量的增加及晶粒尺寸增大,四方相的穩(wěn)定性降低,也更容易向單斛相轉(zhuǎn)變。當(dāng)ZrO2中加入穩(wěn)定劑Y2O3以后,將減小四方相與單斜相化學(xué)自由能差的絕對值,導(dǎo)致t→m相變難以進(jìn)行。在各種材料中總有一部分四方相在應(yīng)力作用下不能發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,這部分四方相稱為穩(wěn)定四方相或稱不可相變的四方相(t)。

有文獻(xiàn)報道,當(dāng)ZrO2含量小于45‰時,斷裂韌性(Krc)及抗彎強(qiáng)度均隨ZrO2含量的增加而提高的趨勢是一致的,且認(rèn)為ZrO2的相對含量應(yīng)大于15%,才會對基質(zhì)性能有所影響,但另一方面,若ZrO2的相對含量過高(超過48%)時,則會因晶粒聚集而引起斷裂韌性下降,實(shí)驗(yàn)值低于計算值。